Nada puede ir más rápido que la luz. Es una regla de la física entretejida en la estructura misma de la teoría especial de la relatividad de Einstein. Cuanto más rápido va algo, más se acerca a su perspectiva de congelación del tiempo hasta detenerse.
Vaya aún más rápido y se encontrará con problemas de inversión del tiempo, jugando con las nociones de causalidad.
Pero los investigadores de la Universidad de Varsovia en Polonia y la Universidad Nacional de Singapur ahora han empujado los límites de la relatividad para crear un sistema que no entre en conflicto con la física existente, e incluso podría señalar el camino a nuevas teorías.
Lo que han ideado es una “extensión de la relatividad especial” que combina tres dimensiones de tiempo con una sola dimensión de espacio (“1+3 espacio-tiempo”), en oposición a las tres dimensiones espaciales y una dimensión de tiempo que tenemos. todos estamos acostumbrados.
En lugar de crear inconsistencias lógicas importantes, este nuevo estudio agrega más evidencia para respaldar la idea de que los objetos podrían ir más rápido que la luz sin romper por completo nuestras leyes físicas actuales.
“No hay ninguna razón fundamental por la que los observadores que se mueven en relación con los sistemas físicos descritos con velocidades superiores a la velocidad de la luz no deban estar sujetos a ella”. dice el físico Andrzej Dragande la Universidad de Varsovia en Polonia.
Este nuevo estudio se basa trabajo previo
Las partículas ya no se pueden modelar como objetos puntuales bajo este marco, como podríamos hacerlo en la perspectiva 3D (más tiempo) más mundana del Universo.
En cambio, para dar sentido a lo que los observadores podrían ver y cómo podría comportarse una partícula superlumínica, tendríamos que recurrir a los tipos de teorías de campo que sustentan la física cuántica.
Según este nuevo modelo, los objetos superluminales se verían como una partícula que se expande como una burbuja a través del espacio, no muy diferente de una onda a través de un campo. El objeto de alta velocidad, por otro lado, “experimentaría” varias líneas de tiempo diferentes.
Aun así, la velocidad de la luz en el vacío permanecería constante incluso para aquellos observadores que fueran más rápidos que ella, lo que preserva uno de los principios fundamentales de Einstein, un principio en el que anteriormente solo se había pensado en relación con los observadores que iban más lentos que la velocidad de la luz. (como todos nosotros).
“Esta nueva definición preserva el postulado de Einstein de la constancia de la velocidad de la luz en el vacío incluso para los observadores superlumínicos”. dice Dragan.
“Por lo tanto, nuestra relatividad especial extendida no parece una idea particularmente extravagante”.
Sin embargo, los investigadores reconocen que cambiar a un modelo de espacio-tiempo 1+3 plantea algunas preguntas nuevas, aunque responde a otras. Sugieren que se necesita extender la teoría de la relatividad especial para incorporar marcos de referencia más rápidos que la luz.
Eso bien puede implicar tomar prestado de teoría cuántica de campos: una combinación de conceptos de la relatividad especial, la mecánica cuántica y la teoría clásica de campos (que tiene como objetivo predecir cómo los campos físicos van a interactuar entre sí).
Si los físicos tienen razón, todas las partículas del Universo tendrían propiedades extraordinarias en la relatividad especial extendida.
Una de las preguntas planteadas por la investigación es si alguna vez podremos observar este comportamiento extendido, pero responder eso requerirá mucho más tiempo y muchos más científicos.
“El mero descubrimiento experimental de una nueva partícula fundamental es una hazaña digna del Premio Nobel y factible en un gran equipo de investigación que utiliza las últimas técnicas experimentales”. dice el físico Krzysztof Turzyńskide la Universidad de Varsovia.
“Sin embargo, esperamos aplicar nuestros resultados a una mejor comprensión del fenómeno de la ruptura espontánea de la simetría asociada con la masa de la partícula de Higgs y otras partículas en el Modelo Estándar, especialmente en el Universo primitivo”.
La investigación ha sido publicada en Gravedad Clásica y Cuántica.